JPH02137819A - 液晶表示装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は文字や映像を表示する液晶表示装置とその製造
方法に関するものである。

従来の技術 近年、強誘電性液晶を用いた液晶表示装置が高速応答性
やメモリー性を有することから注目されている。

従来、強誘電性液晶表示装置において、液晶配向方法は
ラビング法あるいは斜方蒸着法が用いられている。

ラビング法はネマチック液晶を使用した表示装置におい
ては最も一般的に行なわれており、電極が形成された基
板表面にポリマーや無機質の薄膜を設け、この表面を布
などで一方向にラビングす１、発明の名称 液晶表示装置とその製造方法 ２、特許請求の範囲 （１）液晶分子の長軸を表面に対して一軸かつほぼ水平
に配向する領域とほぼ垂直に配向する領域　３、とが混
在した配向制御膜を有する一対の基板を対向させ、その
両基板間隙に液晶を封入した液晶表示装置。

（２）水平配向領域が基板表面より突出していることを
特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。

（３）高分子被膜を基板表面に形成する工程と、前記高
分子被膜Ｆｃ１１細孔を形成する工程と、前記高分子被
膜表面を一軸方向にラビングする工程と、垂直配向剤を
塗布する工程と、前記工程後の基板を処理面同志を対向
させ両基板間隙に液晶を封入する工程とを有することを
特徴とする液晶表示装置の製造方法。

（４）微粉を混入した高分子被膜を基板表面に形成する
工程と、前記高分子被膜表面を一軸方向にるものである
。また、斜方蒸着法は金属酸化物等を基板法線に対し８
０〜８６度程度の角度で蒸着することにより柱状構造の
膜を形成し、液晶分子を配向させるものである。

発明が解決しようとする課題 強誘電性液晶の配向状態において、液晶分子長軸と基板
表面のなす角度、いわゆるプレチルト角は欠陥の発生な
どに大きく影響し、一般にプレチルト角が大きい方が欠
陥が少なく双安定性も強い。

前記配向法におけるプレチルト角は、ラビング法で約Ｏ
〜１０度、斜方蒸着法で約２０〜３０度である。両者を
比較した場合、斜方蒸着法による液晶表示装置は非常に
欠陥の少ない配向状態が得られ双安定性も強く、高デユ
ーテイマトリクス駆動が可能であるが、ラビング法によ
る液晶表示装置はジグザグ欠陥が発生し双安定性も劣っ
ている。

両者の電気光学特性の一例を第４図に示す。ラビング法
による液晶表示装置は双安定性が弱いため、書き込みパ
ルヌによシ、一方の安定状態になるが、それに続く閾値
電圧より小さいパルス群によ勺メモリー性が崩され、高
デユーテイマトリクス駆動を行った場合、著しくコント
ラヌトが低下する。

第６図に斜方蒸着法による液晶表示装置における液晶配
向状態の模式図を示す。プレチルト角が約２０〜３０度
という大きな値を示す原因は、斜方蒸着膜が特徴的な構
造を示すことにある。即ち、斜方蒸着膜は柱状構造物１
２からなり、基板表面近傍では、図に示すように構造物
１２の頭部表面に沿ってほぼ水平に配向した液晶分子１
３ａと構造物１２の側面に沿って垂直に近く配向した液
晶分子１３ｂが混在している。そのため基板１１表面よ
りある程度離れた領域の液晶分子は、両者の影響がバラ
ンスした結果、垂直と水平の中間の大きさの一定のプレ
チルト角を示すと考えられる。

前記のように斜方蒸着法は大きなプレチルト角が安定し
て得られるが、高真空蒸着法であるためラビング法に比
べて装置コストが大きく、生産性も低いという問題があ
る。

一方うピング法においても、配向膜材料を改良しプレチ
ルト角を大きくする試みがなされているが、安定して２
０〜３０度という大きな角度を示す材料は実用化されて
いない。

本発明はこのような問題点を解決するもので、斜方蒸着
法を用いることなく、欠陥が少なく双安定性に優れた液
晶表示装置を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段 前記問題点を解決するために１本発明の液晶表示装置は
、液晶分子長軸を表面に対して一軸かつほぼ水平に配向
する領域とほぼ垂直に配向する領域が混在した配向制御
膜を有する一対の基板を対向させ、両基板間隙に液晶を
封入したものである。

作用 前記手段による作用は次の様になる。

配向制御膜において、−軸かつほぼ水平に配向する領域
とほぼ垂直に配向する領域が混在しているため、その近
傍においては液晶分子も基板表面に対して水平状態と垂
直状態のものが混在している。これは前記の斜方蒸着膜
近傍の状態とほぼ同様であり、基板表面よりある程度離
れた領域の液晶分子は、二つの配向領域の影響がバラン
スした結果、垂直と水平の中間の大きさの一定のプレチ
ルト角を示す。この結果、斜方蒸着法を用いることなく
欠陥が少なく双安定性に優れた液晶表示装置が得られる
。

実施例 以下、本発明の液晶表示装置の一実施例を図を用いて説
明する。

（実施例１） 第１図は液晶表示装置を構成する片側の基板とその付近
の液晶分子の配向を示す断面図である。

図において１は透明電極パターン４及び絶縁保護用５ｉ
ｎ２膜５が設けられたガラス基板であり、その表面に水
平配向領域２ａと垂直配向領域２ｂが形成されている。

垂直配向領域２ｂは５ｉｎ２膜５の表面に垂直配向剤０
ＤＳ−４（チッソ社製）をデイツプコートしたものであ
る。さらに、この表面をアルミナの微粉を研磨剤に用い
てパフで一軸方向に研磨する。その結果、ＯＤ　Ｓ−に
薄膜が部分的に削り取られ、下地である絶縁保護膜が露
出し、この部分が水平配向領域２ａとなる。本実施例で
は垂直配向剤として０Ｄ８−Ｋを用いたが、これに限定
するものではなく液晶分子を垂直配向させかつ研磨によ
り部分的に除去されるものであれば良く、例えばシラン
カップリング剤等も使用できる。

また、研磨剤としてアルミナ微粉を用いたがこれに限定
するものではなく、研磨により垂直配向剤を削除できる
ものであれば良い。例えば窒化硼素。

酸化硅素、酸化マグネシウム等の微粉も使用できる。

前記処理によシ、基板近傍の液晶の配向状態は同図中に
おける水平・垂直混在のａ域に示す状態をなし、液晶分
子は基板表面からの距離が大きくなるに従って水平成分
と垂直成分がバランスし、同図中における均一配向のｂ
域に示す一定のプレチルト角の状態となる。

次に、前記方法によシ配自制御膜を形成した基板２枚を
、樹脂ビーズヌペーサーを表面に分散させた後に配向制
御膜を内側にして対向させ１強誘電性液晶を封入して周
辺部をシールすることによシ液晶表示装置を得る。６は
液晶分子である。

この様にして得られた液晶表示装置は、斜方蒸着法によ
り形成した配向制御膜を有するものとほぼ同様の表示コ
ントラストを示した。

（実施例２） 第２図は液晶表示装置を構成する片側の基板とその付近
の液晶分子の配向を示す断面図である。

図において１は透明電極パターン４及び絶縁保護用５ｉ
ｎ２膜６が設けられたガラス基板であシ、その表面には
水平配向領域２＆と垂直配向領域２ｂが混在し、さらに
水平配向領域２ａは基板表面より突出した突出部分３に
形成されている。６は液晶分子である。

前記構成は次に示す方法によシ容易に得られる。

まず、前記基板表面にポリイミドを約ｓｏｎｍ厚にコー
ティングし、次にフォトリソグラフィー法によシポリイ
ミドを部分的に除去し、微細な孔を多数形成する。この
とき、孔総計面積と残膜面積の比はほぼ１対１になるよ
うにした。次に合成繊維布で表面を一軸方向にラビング
し水平配向領域２１Ｌを形成する。さらに前記ラビング
後の基板表面に垂直配向剤０ＤＳ−４（チッソ社製）を
デイツプコートすることにより垂直配向領域２ｂを形成
する。ポリイミド薄膜に設けられた微細孔の内部は下地
である絶縁保護膜が露出しておシ、この部分では０ＤＳ
−Ｅはシラノール基部分が絶縁保護膜表面に付着し分子
主軸が基板表面に対し垂直になるため、液晶分子を垂直
配向させる。一方、ポリイミド薄膜が残っている部分で
は、０ＤＳ−ＩＣはアルキル基部分がポリイミド表面に
付着し分子主軸が基板表面に平行になるため垂直配向能
力は無い。本実施例では垂直配向剤として０ＤＳ−Ｋを
用いたが、これに限定するものではなく、絶縁保護膜上
では垂直配向能力があり、ポリマー膜上では垂直配向能
力が無いものであれば良く１例えばシランカップリング
剤等が使用できる。また、水平配向膜としてポリイミド
を用いたが、これに限定するものではなくＰｖム、ナイ
ロン、ポリエステル等のポリマーでも良い。また、ポリ
イミド薄膜に微細孔を形成する方法としてフォトリソグ
ラフィー法を用いたが、他の方法でも良く、例えばサン
ドブラスト法も使用できる。

前記孔総計面積と残膜面積の比は本実施例においては１
対１としたが、この比を変えることによシ水平配向領域
と垂直配向領域の面積比を変えることができ、この結果
基板表面よりある程度離れたバルク領域の液晶プレチル
ト角を任意に設定できる。一方、最適プレチルト角は液
晶材料や基板ギャップ等で異なるため、前記孔総計面積
と残膜面積の比も使用する液晶材料等に応じて変化させ
ることが望ましい。

次に、配向制御膜を形成した基板２枚を用い、実施例１
と同様にして液晶表示装置を得る。

この様にして得られた液晶表示装置は、大きなプレチル
ト角が得られるだけでなく、配向制御膜の表面形状も斜
方蒸着法によシ形成したものとほぼ同様のものが得られ
るため、表示コントラヌトは斜方蒸着法によるものとほ
ぼ同じ値が得られた。

（実施例３） 本実施例においては、基本的には実施例２と同様な液晶
表示装置が得られる。

第２図は液晶表示装置を構成する片側の基板とその付近
の液晶分子の配向を示す断面図である。

図において１は透明電極パターン４及び絶縁保護用Ｓ　
ｉ　Ｏ２膜５が設けられたガラス基板であり、その表面
には水平配向領域２ａと垂直配向領域２ｂが混在し、さ
らに水平配向領域２ａは基板表面よシ突出した突出部分
３に形成されている。

前記構成は次に示す方法によシ容易に得られる。

まず、第３図ａに示すように前記ガラス基板１表面に径
約２００１Ｈのシリカビーズ９ヲ約５ｗｔ％混入したポ
リイミドインク１０（日立製ＬＸ５４００）を約ｓｏｎ
ｍ厚にスピンコーティングする。次に合成繊維布で表面
を一軸方向にラビングする。その結果、第３図すに示す
ように前記シリカビーズ９は除去されポリイミド膜に微
細な孔が多数形成されると同時に、ポリイミド膜表面は
水平配向領域２ａとなる。この方法によれば一工程で微
細孔と水平配向領域が同時に形成される特長がある。

このとき、孔総計面積と残膜面積の比はポリイミドイン
クに混入されたシリカビーズの量により決まるが、この
比を変えることにより水平配向領域と垂直配向領域の面
積比を変えることができ、この結果基板表面よりある程
度離れたバルク領域の液晶プレチルト角を任意に設定で
きる。一方、最適プレチルト角は液晶材料や基板ギャッ
プ等で異なるため、前記シリカビーズの量も使用する液
晶材料等に応じて変化させることが望ましい。

次に、前記ラビング後の基板表面に垂直配向剤０ＤＳ−
Ｋ（チッソ社製）をデイツプコートすることにより前記
実施例２と同様に垂直配向領域２ｂが形成される。

次に、前記方法により配向制御膜を形成した基板２枚を
用い、実施例１と同様にして液晶表示装置を得る。

この様にして得られた液晶表示装置は、大きなプレチル
ト角が得られるだけでなく、配向制御膜の表面形状も斜
方蒸着法により形成したものとほぼ同様のものが得られ
るため、表示コントラストは斜方蒸着法によるものとほ
ぼ同じ値が得られた。

発明の効果 以上のように本発明の液晶表示装置は、配向制御膜にお
いて、基板に対し一軸かつ水平に配向する領域と垂直に
配向する領域が混在し、基板表面よりある程度離れたバ
ルク領域の液晶分子プレチルト角が斜方蒸着法によるも
のとほぼ同じ値を示す。その結果、斜方蒸着法による配
向制御膜を有するものとほぼ同様の電気光学特性が得ら
れ、高デューティマトリクヌ駆動を行った場合もコント
ラストの低下はない。−！た、水平に配向する領域を基
板表面から突出した構成にし、配向制御膜の表面形状を
斜方蒸着法のものに類似させることにより、さらに電気
光学特性を改善することができる。

また、前記のように、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、高真空蒸着装置を用いることなく斜方蒸着法による
ものとほぼ同じ液晶の配向状態が得られる配向制御膜を
容易に形成できるものである。

なお、本発明は強誘電性液晶だけでなくネマチック液晶
に対しても適用でき、ＳＴＮ型等の高フ。

レチルト角が必要な液晶表示装置において同様の効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示装置の一実施例の断面図、第
２図は本発明の液晶表示装置の他の実施例の断面図、第
３図ａ、ｂは本発明の液晶表示装置の製造方法を説明す
るための断面図、第４図は斜方蒸着法およびラビング法
の液晶表示装置の電気光学特性の一例を示す特性図、第
６図は斜方蒸着法による配向制御膜近傍の液晶配向状態
の模式１・・・・・・ガラス基板、２ａ・・・・・・水
平配向膜、２ｂ・・・・・・垂直配向膜、３・・・・・
・突出部分、４・・・・・・透明電極パターン、６・・
・・・・５ｉｎ２膜、６・・・・・・液晶分子、９・・
・・・・シリカビーズ、１０・川・・ポリイミドインク
。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第 図 第 図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）液晶分子の長軸を表面に対して一軸かつほぼ水平
   に配向する領域とほぼ垂直に配向する領域とが混在した
   配向制御膜を有する一対の基板を対向させ、その両基板
   間隙に液晶を封入した液晶表示装置。
2. （２）水平配向領域が基板表面より突出していることを
   特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. （３）高分子被膜を基板表面に形成する工程と、前記高
   分子被膜に微細孔を形成する工程と、前記高分子被膜表
   面を一軸方向にラビングする工程と、垂直配向剤を塗布
   する工程と、前記工程後の基板を処理面同志を対向させ
   両基板間隙に液晶を封入する工程とを有することを特徴
   とする液晶表示装置の製造方法。
4. （４）微粉を混入した高分子被膜を基板表面に形成する
   工程と、前記高分子被膜表面を一軸方向にラビングする
   と同時に前記微粉を高分子被膜中より除去する工程と、
   垂直配向剤を塗布する工程と、前記工程後の基板を処理
   面同志を対向させ両基板間隙に液晶を封入する工程とを
   有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。